CN111649118A - 具有热交换器旁通筒的汽车变速器 - Google Patents

Abstract

一种能够被组装为无冷却器式变速器和具有油冷却器的变速器的变速器，包括壳体和润滑系统。油通道系统包括油通道，所述油通道具有从所述壳体延伸出的油出口开口和延伸到所述壳体中的油入口开口。旁通流动通道与所述油出口开口和所述油入口开口连通地设置在所述壳体中。在无冷却器配置中，一对插塞被相应地插入所述油出口开口和所述油入口开口中以封闭所述油出口开口和所述油入口开口，使得油通过所述旁通流动通道从所述油出口开口流动到所述油入口开口。在具有油冷却器的变速器配置中，外部油冷却器连接到所述油出口开口和所述油入口开口。

Description

具有热交换器旁通筒的汽车变速器

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年3月4日提交的美国临时申请号62/813372的权益。以上申请的全部公开内容以引用的方式并入本文。

技术领域

本公开涉及一种具有热交换器旁通筒的汽车变速器，所述热交换器旁通筒允许变速器与外部冷却器一起使用或用作无冷却器式变速器。

背景技术

本部分提供了与本公开相关的不一定构成现有技术的背景信息。

在不限于特定技术领域的情况下，本公开涉及被配置用于联接到原动机的变速器，并且更具体地说涉及用于包括卡车应用的车辆应用的变速器。

变速器在将由原动机提供的动力传递到最终负载的过程中起着至关重要的作用。变速器用于在原动机输出(例如，旋转轴)与负载传动输入(例如，联接到车轮的旋转轴、泵或对传动轴进行响应的其他装置)之间提供速度比变化。提供可选择的速度比的能力允许变速器放大扭矩，保持原动机和负载速度处于所述装置所需的范围内，并且在某些操作状况下选择性地将原动机与负载断开。

变速器存在许多相冲突的约束和操作需求。例如，变速器必须能够提供所需的扭矩倍增范围，同时仍然满足系统的输入扭矩需求。另外，从整个系统的角度来看，变速器代表了消费装置–由变速器占据的空间、重量和变速器的对接需求对于系统的设计者来说都是消费方面。变速器系统是高度复杂的，并且它们要花费较长的时间来设计、集成和测试；因此，相对于先前的或历史上的变速器，变速器往往还需要满足系统集成商的预期。例如，减少由变速器占据的空间从长远来看可能是期望的，但是对于给定的系统设计，可能更期望占据空间与上一代变速器相同或尽可能地接近上一代变速器。

先前已知的高输出变速器需要冷却器来保护变速器的部件和流体以免响应于变速器中产生的热量而出现过热。然而，变速器设计、材料和润滑系统的改进已使得有可能在不需要冷却器的情况下制造高输出变速器。由于变速器的一些应用可能不需要油冷却器，而所述相同变速器的其他应用可能会受益于具有油冷却器，因此需要提供一种用于将待制造的变速器改造为无冷却器式变速器或具有油冷却器的变速器的系统。

发明内容

本部分提供本公开的一般概述，并且不是本公开的全部范围或其所有特征的全面公开。

一种能够被组装为无冷却器式变速器和具有油冷却器的变速器的变速器包括壳体和润滑系统。油通道系统包括油通道，所述油通道具有从壳体延伸出的油出口开口和延伸到壳体中的油入口开口。旁通流动通道与油出口开口和油入口开口连通地设置在壳体中。在无冷却器配置中，一对插塞被插入油出口开口和油入口开口中以封闭油出口开口和油入口开口，使得油通过旁通流动通道从油出口开口流动到油入口开口。在具有油冷却器的变速器配置中，外部热交换器连接到油出口开口和油入口开口。

根据本文提供的描述，其他应用领域将是显而易见的。此概述中的描述和特定实例仅意图用于说明的目的并且不意图对本公开的范围进行限制。

附图说明

本文描述的附图仅用于选定实施方案而不是所有可能的实现方式的说明性目的，并且不意图对本公开的范围进行限制。

图1是根据本公开的原理的具有外部冷却器和热交换器旁通筒的变速器的示意图；

图2是根据本公开的原理的具有热交换器旁通筒的变速箱的示意性分解透视图；

图3是处于无冷却器配置的变速器润滑通道的示意图；

图4是处于具有旁通筒并封闭旁通通道的配置的变速器润滑通道的示意图，所述旁通筒连接到油冷却器，连接到外部热交换器；

图5是处于具有旁通筒的带有部分打开的旁通通道的配置的变速器润滑通道的示意图，所述旁通筒连接到油冷却器，连接到外部热交换器；并且

图6是处于具有旁通筒的带有完全打开的旁通通道的配置的变速器润滑通道的示意图，所述旁通筒连接到油冷却器，连接到外部热交换器。

对应的附图标记在若干附图中表示对应的部件。

具体实施方式

现将参考附图来更全面地描述示例实施方案。

示例实施方案被提供来使得本公开将是全面的，并且将本公开的范围完全传达给本领域技术人员。阐述了众多特定细节，诸如特定部件、装置和方法的实例，以提供对本公开的实施方案的全面理解。对于本领域技术人员而言将显而易见的是，不一定要采用特定细节，因为示例实施方案可以许多不同形式采用；并且所述特定细节也不应被解释为限制本公开的范围。在一些示例实施方案中，并未详细描述众所周知的过程、众所周知的装置结构和众所周知的技术。

本文使用的术语只用于描述具体示例实施方案的目的，而不是意图进行限制。除非上下文另外明确指明，否则如本文所使用的单数形式“一个”、“一种”和“所述”可能意图同样包括复数形式。术语“包含(comprises)”、“包含(comprising)”、“包括”和“具有”是包含性的并且因此明确说明存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。除非特别指明按顺序执行，否则本文描述的方法步骤、过程和操作不应被解释为必定需要以所论述或所示的具体顺序执行。还应理解，可以采用附加或替代步骤。

当元件或层被称为“处于另一个元件或层上”、“接合到”、“连接到”或“联接到”另一个元件或层时，所述元件或层可以直接处于另一个元件或层上，接合、连接或联接到另一个元件或层，或者可以存在介入元件或层。相比之下，当元件被称为“直接处于另一个元件或层上”、“直接接合到”、“直接连接到”或“直接联接到”另一个元件或层时，可能不存在介入元件或层。用于描述元件之间的关系的其他词语应以类似方式进行解释(例如，“在…之间”对“直接在…之间”、“相邻”对“直接相邻”等)。如本文所使用，术语“和/或”包括相关联的列出项的一个或多个的任何所有组合。

参考图1，示例变速器10包括：壳体12和输入轴14，所述输入轴14被配置成联接到原动机；中间轴16，在所述中间轴16上安装有第一多个齿轮18A-18E；以及主轴20，在所述主轴20上安装有第二多个齿轮22A-22D。输入轴具有输入齿轮15，所述输入齿轮15与中间轴16的齿轮18A传动地啮合。换挡致动器(未示出)可以通过将第一多个齿轮18B-18E中的至少一者可旋转地联接到中间轴16和/或将第二多个齿轮22A-22D联接到主轴20而选择性地将输入轴14联接到主轴20，并且其中中间轴16和主轴20至少部分地定位在壳体内。附加的行星齿轮组件24可以用于提供附加的齿轮减速。

应注意，变速器可以具有手动变速器、手自一体变速器和自动变速器的各种形式。在所示的实施方案中，手自一体变速器被提供为示意性地示出单个中间轴16。应理解，可以利用双中间轴系统。此外，变速器12壳体可以由钢或铝制成，并且中间轴16和主轴20上的齿轮的数量可以变化。

变速器10包括润滑系统，所述润滑系统包括油底壳32、油泵34和油通道系统36，所述油通道系统36用于将油从油底壳32引导到变速器的各个部件(轴承和齿轮)。变速器10能够被组装为无冷却器式变速器并且可选地被组装为具有油冷却器40的变速器。特别地，油通道系统36包括：油出口开口42，所述油出口开口42与油泵34连通并且从壳体12延伸出来；以及油入口开口44，所述油入口开口44延伸到壳体12中。

如图2至图5所示，油出口开口42和油入口开口44可以设置在诸如箱体46的壳体部件中，所述壳体部件可以包括变速器壳体12的末端箱体或中间箱体。可选地，油出口开口42和油入口开口44可以设置在变速器壳体12的替代结构中。如最佳地示出于图2至图5中，旁通流动通道50在箱体46内从油出口开口42延伸到油入口开口44。

在无冷却器式变速器配置中，如图3所示，油出口开口44和油入口开口44各自由螺纹塞52塞住，所述螺纹塞52被插入出口开口42和入口开口44中的每一者的螺纹端54中。在这种配置中，来自油泵34的油通过旁通流动通道50引导到油通道系统36的其余部分以润滑变速器10的各个部件(轴承和齿轮)，而不用冷却油。

在具有油冷却器40的变速器的配置中，如图1和图4至图6所示，冷却器旁通筒组件60设置在油出口开口42中并且通过冷却器出口配件62紧固在所述油出口开口中，所述冷却器出口配件62螺纹地连接到油出口开口42的螺纹端54。冷却器入口配件64连接到油入口开口44的螺纹端54。冷却器出口配件62通过呈软管、管子、管道或其他通道形式的导管68连接到油冷却器40，并且冷却器入口配件64通过呈软管、管子、管道或其他通道形式的导管68连接到油冷却器40。

参考图4至图6，冷却器旁通筒组件60包括筒主体70、冷却器旁通滑阀72和弹簧74。筒主体70可以包括延伸穿过其中的中空轴向通道76和远端具有较大直径部分70A的外表面，所述较大直径部分70A被接纳在出口开口42的对应的较大直径外部部分42A中以防止筒组件60以错误的方式安装。中空轴向通道76包括多级阶梯状内表面78，所述多级阶梯状内表面78具有：在远端处的最小直径部分80；第一直径增大的台肩部分82，所述第一直径增大的台肩部分82过渡到中间直径部分84；第二直径增大的台肩部分86，所述第二直径增大的台肩部分86过渡到最大直径部分88。筒主体70包括多个径向通道90，所述多个径向通道90延伸穿过最大直径部分88并且在安装状态下与旁通流动通道50对准。冷却器旁通滑阀72设置在筒主体70内，并且由弹簧74偏置到覆盖径向通道90的伸展位置并且因此封闭旁通流动通道50。冷却器旁通滑阀72具有轴向地延伸穿过其中的中空通道92。

流过油通道系统36的润滑油通过中空通道92引导到冷却器旁通滑阀72中并且引导到油冷却器40。然后，油通过冷却器入口配件64和油入口开口44返回到变速器10。弹簧74抵靠台肩部分82和滑阀72的端部安置。滑阀72包括接合台肩86的台肩部分94。如图4所示，止挡环96或其他止挡结构设置在筒主体70的内表面78中并且用作冷却器旁通滑阀72的止挡件。随着对滑阀72的端部的压力的增大，如图5所示，滑阀72抵抗弹簧74的偏置力移动来部分地暴露径向通道90。因此，随着油通道系统36中的压力的增大，如图6所示，滑阀72移动来进一步打开径向通道90以允许加压油绕过油冷却器40，使得油可以流过冷却器40和旁通通道50两者。

热交换器旁通阀式筒组件60可以在外部安装和检修以便对变速器装置添加热交换器能力，所述热交换器能力提供使油流动到热交换器的能力。所述设计通过不向变速器10添加附加结构而最小化基础变速器10的成本。因此，可以无冷却器配置(图3)或包括油冷却器40的配置(图4至图6)利用本公开的变速器10。本公开最小化了预期不需要热交换器/油冷却器的基础变速器单元的成本。旁通阀式筒组件60最小化了润滑回路的压降，并且在变速器10不需要油冷却器40时提高燃料经济性。这意味着如果应用相对于其最初预期实现方式有所改变，则无油冷却器单元可以升级为使用油冷却器40。所述设计将有助于在与油冷却器中的空气一起使用时防止油过冷。随着油变冷，旁通阀式筒组件60会对更粘稠的冷却器油的增大的压力进行响应，并且将用作压力限制装置以自动地向油冷却器40输送更少的油。穿过滑阀72的孔92充当流控制装置。随着通过滑阀中空通道92的流的增加，整个滑阀72上的压降会增大。这个增大的压降增大了作用来打开滑阀72的净力，并且滑阀72开始在打开方向上移动来暴露径向通道90以允许油经由旁通流动通道50绕过油冷却器。所述设计将有助于在油冷却器40处于适当位置时限制在泵34处观测到的最大润滑油压力。此外，可以在许多不同的变速器配置中利用本公开的设计。

出于说明和描述的目的，已经提供了实施方案的前文描述。这并不意图是穷尽的或对本公开进行限制。特定实施方案的个别元件或特征通常不限于所述特定实施方案，而是在合适的情况下可进行互换并且可以用于选定实施方案中，即使没有对所述元件或特征进行明确展示或说明。所述个别元件或特征还可以许多方式进行改变。这类变化不应被视为脱离本公开，并且所有这类修改意图被包括在本公开的范围内。

Claims (18)

1.一种变速器，所述变速器包括：

壳体；

输入轴和输出轴，所述输入轴和所述输出轴设置在所述壳体中并且通过设置在所述壳体中的多个齿轮而传动地彼此连接；

润滑系统，所述润滑系统包括油底壳、油泵和油通道系统，所述油通道系统用于将油从所述油底壳引导到所述变速器的各个部件；

所述油通道系统包括油通道，所述油通道具有从所述壳体延伸出的油出口开口和延伸到所述壳体中的油入口开口，其中旁通流动通道与所述油出口开口和所述油入口开口连通地设置在所述壳体中。

2.根据权利要求1所述的变速器，所述变速器还包括热交换器，所述热交换器具有连接到所述油出口开口的入口通道，所述热交换器具有连接到所述油入口开口的出口通道。

3.根据权利要求2所述的变速器，所述变速器还包括设置在所述油出口开口中的冷却器旁通组件，所述旁通组件包括油冷却器旁通滑阀，所述油冷却器旁通滑阀由弹簧偏置到第一位置以至少限制通过所述旁通流动通道的流。

4.根据权利要求3所述的变速器，其中所述油冷却器旁通滑阀能够抵抗所述弹簧的力移动到第二位置以完全打开所述旁通流动通道。

5.根据权利要求4所述的变速器，其中所述冷却器旁通组件还包括筒主体，所述筒主体具有轴向地延伸穿过其中的通道，其中所述油冷却器旁通滑阀和所述弹簧设置在所述筒主体中的所述通道中。

6.根据权利要求5所述的变速器，其中所述筒主体还包括与所述旁通流动通道对准的至少一个径向延伸的开口。

7.根据权利要求6所述的变速器，其中所述冷却器旁通滑阀包括第一部分，所述第一部分在所述冷却器旁通滑阀处于所述第一位置时与所述至少一个径向延伸的开口对准。

8.根据权利要求7所述的变速器，其中所述筒主体的所述通道包括：第一直径减小的内台肩部分，所述第一直径减小的内台肩部分限定所述弹簧的弹簧座；以及第二内台肩部分，所述第二内台肩部分形成用于所述冷却器旁通滑阀的直径增大部分的止挡部分。

9.根据权利要求5所述的变速器，其中所述筒主体通过配件支撑在所述油出口开口内，所述配件被接纳在所述油出口开口中并且延伸到所述壳体的外部。

10.根据权利要求1所述的变速器，所述变速器还包括一对插塞，所述一对插塞适于封闭所述油出口开口和所述油入口开口。

11.一种能够被组装为无冷却器式变速器和具有油冷却器的变速器的变速器，所述变速器包括：

壳体；

输入轴和输出轴，所述输入轴和所述输出轴设置在所述壳体中并且通过设置在所述壳体中的多个齿轮而传动地彼此连接；

润滑系统，所述润滑系统包括油底壳、油泵和油通道系统，所述油通道系统用于将油从所述油底壳引导到所述变速器的各个部件；

所述油通道系统包括油通道，所述油通道具有从所述壳体延伸出的油出口开口和延伸到所述壳体中的油入口开口，其中旁通流动通道与所述油出口开口和所述油入口开口连通地设置在所述壳体中；

其中在无冷却器配置中，一对插塞被插入所述油出口开口和所述油入口开口中以封闭所述油出口开口和所述油入口开口，使得油通过所述旁通流动通道从所述油出口开口流动到所述油入口开口；并且

其中在具有油冷却器的变速器配置中，热交换器连接到所述油出口开口和所述油入口开口。

12.根据权利要求11所述的变速器，其中在具有油冷却器的变速器配置中，冷却器旁通组件设置在所述油出口开口中，所述旁通组件包括油冷却器旁通滑阀，所述油冷却器旁通滑阀由弹簧偏置到第一位置以至少限制通过所述旁通流动通道的流。

13.根据权利要求12所述的变速器，其中所述油冷却器旁通滑阀能够抵抗所述弹簧的力移动到第二位置以完全打开所述旁通流动通道。

14.根据权利要求13所述的变速器，其中所述冷却器旁通组件还包括筒主体，所述筒主体具有轴向地延伸穿过其中的通道，其中所述油冷却器旁通滑阀和所述弹簧设置在所述筒主体中的所述通道中。

15.根据权利要求14所述的变速器，其中所述筒主体还包括与所述旁通流动通道对准的至少一个径向延伸的开口。

16.根据权利要求15所述的变速器，其中所述冷却器旁通滑阀包括第一部分，所述第一部分在所述冷却器旁通滑阀处于所述第一位置时与所述至少一个径向延伸的开口对准。

17.根据权利要求16所述的变速器，其中所述筒主体的所述通道包括：第一直径减小的内台肩部分，所述第一直径减小的内台肩部分限定所述弹簧的弹簧座；以及第二内台肩部分，所述第二内台肩部分形成用于所述冷却器旁通滑阀的直径增大部分的止挡部分。

18.根据权利要求14所述的变速器，其中所述筒主体通过配件支撑在所述油出口开口内，所述配件被接纳在所述油出口开口中并且延伸到所述壳体的外部。

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